JP5345550B2 - 駆動機構、アクチュエータ及びバルブ - Google Patents

Description

本発明は、動作対象物と直接的または間接的に接続可能な動作伝達体を回転させる駆動機構を有するアクチュエータであって、バルブなどの動作対象物の駆動に好適に用いることができるアクチュエータに関するものである。

特開平５−２８０６５９号公報（文献１）には、パイロット弁付きのダイヤフラム式自動開閉弁が開示されている。この自動開閉弁は、制御用流路に設けられるパイロット弁座と、パイロット弁座に接離して制御用流路を開閉するパイロット弁と、モータにより駆動される磁石（制御磁石）と、パイロット弁と連結した磁石とを備えている。

このダイヤフラム式自動開閉弁は、永久磁石式アクチュエータにより制御される自動開閉弁であって、パイロット弁を永久磁石式アクチュエータにより制御する。この永久磁石式アクチュエータは、正逆両方向に回転できるモータと、そのモータにより駆動される制御磁石駆動装置とからなる。制御磁石駆動装置は、駆動軸と、Ｓ極およびＮ極の２つの磁石を保持する制御磁石ホルダとからなる。この自動開閉弁は、モータにより駆動（回転または往復動）される磁石により、パイロット弁と連結した磁石を吸引及び反発させ、パイロット弁をパイロット弁座に接離させる。

特開平７−３１７９２９号公報（文献２）には、ゼネバ機構を有する三方電動弁が開示されている。この三方電動弁は、３つの開口を有する弁本体内に、Ｔ字型通孔を有する弁体を配置し、この弁体の弁軸を、ゼネバ機構（間欠運動伝達手段）を介して、駆動モータによって回転させるようにしている。この三方電動弁で用いられているゼネバ機構（間欠運動伝達手段）は、原動節と従動節とを有し、一定速度で運動している原動節から従動節に対して間欠的な運動を伝達する。特許文献２で開示されているゼネバ機構では、原動節が３６０度（１回転）する毎に、従動節が９０度ずつ間欠的に回転する。

本発明の一態様は、第１の回転体と、第２の回転体とを有する駆動機構である。第１の回転体（第１の駆動体）は、第１の軸の回りに回転し、第１の軸の回りに円弧状に延びるガイドと、このガイドよりも第１の軸に対し外側に設けられた駆動ピンとを含む。第２の回転体（第２の駆動体）は、第１の軸と並列に設けられた第２の軸の回りに回転する。第２の軸は、ガイドよりも第１の軸に対し外側であって、駆動ピンよりも第１の軸の側（内側）に配置されている。すなわち、第１の回転体が回転したときに、ガイドは第２の軸の内側を通過し、駆動ピンは第２の軸の外側を通過するように配置されている。

第２の回転体は、第１の部材と、第２の部材とを有する。第１の部材は、第２の軸から半径方向に延びた複数のリードを含み、第１の回転体が回転するといずれかのリードに駆動ピンが入る。第２の部材は、第１の回転体と第１の部材との間に設けられ、第１の部材と一体となって動く。第２の部材は、ガイドの円弧状の外面とほぼ同じ曲率の複数の第１の面であって、第１の回転体が回転すると複数の第１の面のいずれかがガイドの外面に接したり外れたりする複数の第１の面を含む。複数のリードは、第２の軸に対して互いに対称に配置（形成）され、複数の第１の面は、第２の軸に対して互いに対称に配置（形成）され、複数のリードと、複数の第１の面とは、交互に現れる。すなわち、複数のリードおよび複数の第１の面は、リード同士および第１の面同士が第２の軸に対して互いに対称で、リードおよび第１の面が第２の軸の回りに交互になるように配置されている。

この駆動機構は、第１の回転体が回転して、駆動ピンが複数のリードのいずれかに入る状態になると、複数の第１の面のいずれかとガイドの外面との接触が外れ、第２の回転体が第２の軸の回りに回転し、駆動ピンが複数のリードのいずれかより外れる状態になると、複数の第１の面の次の第１の面（ガイドの外面との接触が先に外れた第１の面の次の第１の面）がガイドの外面と接する。

この駆動機構では、第２の回転体の回転軸（第２の軸）を、ガイドよりも第１の回転体の回転軸（第１の軸）に対し外側であって、駆動ピンよりも内側に配置している。このため、第１の回転体が回転して、駆動ピンが複数のリードのいずれかに入る状態になると、複数の第１の面のいずれかとガイドの外面との接触が外れ、第２の回転体が第２の軸の回りに、第１の回転体の回転方向と同じ方向に回転する。駆動ピンが複数のリードのいずれかより外れる状態になると、複数の第１の面の次の第１の面がガイドの外面と接してガイドされ、第２の回転体の回転は停止する。したがって、典型的には、２つのリードを１８０度のピッチで設けることにより、第２の回転体を、１８０度ずつ、間欠的に回転させることができる。

第２の回転体を駆動ピンでスムーズに回転させるには、複数のリードが長いことが望ましい。一方、第２の回転体の過剰な回転を適当な位置で止めるためには、第１の回転体の円弧状のガイドの半径は大きいことが望ましい。この駆動機構によれば、第２の回転体は、駆動ピンが入るリードを備えた第１の部材と、ガイドに誘導される（ガイドされる）第１の面を備えた第２の部材という、別々の部材を備え、それらが一体になって回転する。したがって、第２の回転体の回転軸（第２の軸）を、ガイドよりも第１の回転体の回転軸（第１の軸）に対し外側であって、駆動ピンよりも内側に配置することができる。

第２の回転体を１８０度ずつ間欠的に回転させる場合、第２の回転体は、１８０度のピッチ（１／２対称）で設けられた２つのリードを含む。

第１の部材は、さらに、ガイドの円弧状の内面に接する複数のストッパピンを有し、複数のストッパピンのそれぞれは、第２の回転体が回転するときに、ガイドが設けられていない（欠けている）個所を通るように配置される。

第２の回転体の第２の部材の第１の面は、第２の回転体の位置（姿勢）、特に、駆動ピンがリードに入る姿勢を保持する。そのためには、第１の面は、その直前までガイドに接していることが望ましい。一方、第２の回転体は、第１の回転体の回転方向と同じ方向に回転する。このため、第２の部材の第１の面を、円周方向に伸ばすと、第２の部材がガイドに干渉し、第２の回転体が回転する際に、その回転の妨げになるおそれがある。第１の部材に、ガイドの円弧状の内面に接するストッパピンを設けることにより、第２の部材の第１の面と第１の部材のストッパピンとによりガイドを挟んだ状態とすることができ、第２の回転体の姿勢をさらに安定できる。しかも、ストッパピンは、第２の回転体が回転するときには、ガイドが設けられていない（欠けている）個所を通るように配置されているため、第２の回転体が回転する際には、その回転の妨げにはならない。したがって、特に、駆動ピンがリードに入る姿勢を保持するために、その直前まで第２の回転体の姿勢を、ストッパピンがガイドに接することにより、安定して保持できる。

本発明の異なる態様の１つは、上記の駆動機構と、第１の回転体を回転させるためのモータと、第２の回転体と連動して回転し、動作対象物と直接的または間接的に接続可能な動作伝達体とを有するアクチュエータである。このアクチュエータの典型的なものの１つは、いわゆる、永久磁石式アクチュエータである。永久磁石式アクチュエータは、第１の方向に互いに対向する第１の永久磁石および第２の永久磁石をさらに有し、動作伝達体は、第１の永久磁石を含む。このアクチュエータによれば、動作伝達体を、例えば１８０度ずつ間欠的に回転させることができる。このため、Ｎ極とＳ極とが反転するように第１の永久磁石を回転させることができる。このようにすることにより、第１の永久磁石と第２の永久磁石との間に、引力（吸引力）と斥力（反発力）とが交互に発生し、第２の永久磁石を第１の方向に往復動させることができる。

本発明の他の態様の１つは、上述したアクチュエータと、動作伝達体（第１の永久磁石）と直接的または間接的に接続され、アクチュエータにより動作される動作対象物とを有するバルブである。この場合、動作対象物は、バルブ本体を含む。

このバルブによれば、動作伝達体を例えば１８０度ずつ間欠的に回転させることができるため、Ｎ極とＳ極とが反転するように第１の永久磁石を回転させることができる。このため、第１の永久磁石と第２の永久磁石との間に、引力（吸引力）と斥力（反発力）とを交互に発生させ、第２の永久磁石を第１の方向に動作させることができる。

このバルブによれば、直流のモータなどによって第１の回転体を一方向に回転させることにより、バルブの開閉などを行うことができる。したがって、比較的簡易な構成で、しかも、比較的少ない電力で、バルブの開閉などを行うことができる。したがって、このバルブは、電磁バルブなどと置換して使用できる可能性がある。また、典型的には、動作伝達体（第１の永久磁石）を間欠的に回転させるために、直流モータの発停する位置を正確に制御する必要がない。したがって、直流モータの複雑なあるいは厳密な制御は不要であり、第１の永久磁石の極が入れ替わった程度を検知してモータをオンオフするものであればよい。バルブは、上述したアクチュエータと、第２の永久磁石により流路が開閉されるバルブ本体を含むものであってもよい。

バルブを側方から透かして見た図。 図１のバルブのアクチュエータを示す斜視図。 図２のアクチュエータの駆動機構の一部を抜き出して示す斜視図。 図２の駆動機構の一部を抜き出して示す平面図であって、第１の回転体の駆動ピンが第２の回転体の第１の部材のリードに入り始め、第２の回転体の第２の部材の第１の面と第１の回転体のガイドの外面との接触が外れ始める状態を示す図。 図２の駆動機構の一部を抜き出して示す平面図であって、第１の回転体の駆動ピンにより第２の回転体の第１の部材が押され、第２の回転体が回転している状態を示す図。 図２の駆動機構の一部を抜き出して示す平面図であって、第１の回転体の駆動ピンにより第２の回転体の第１の部材が押され、第２の回転体の回転がさらに進んだ状態を示す図。 図２の駆動機構の一部を抜き出して示す平面図であって、第１の回転体の駆動ピンが第２の回転体の第１の部材のリードより外れ始める状態を示す図。 図２の駆動機構の一部を抜き出して示す平面図であって、第１の回転体の駆動ピンが第２の回転体の第１の部材のリードから解除され、第２の回転体の第２の部材の第１の面が第１の回転体のガイドの外面に接触し、第２の回転体の第１の部材のストッパピンが第１の回転体のガイドの内面に接触している状態を示す図。

発明の実施の形態

以下、本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。図１は、バルブを側方から透かして見た図である。図２は、バルブのアクチュエータを斜視図により示している。図３は、アクチュエータの駆動機構の一部を抜き出して斜視図により示している。なお、図３では、モータおよびモータの回転軸に接続されたギアを省略して示している。

このバルブ（電気制御弁）１は、水などの液体を一方から他方に間欠的に送り出すためのもの（液体を流通させたり止めたりするためのもの）であり、アクチュエータ２と、バルブ本体（小バルブ、パイロットバルブ、動作対象物）３と、アクチュエータボディ（ボディ）８と、ダイヤフラム９とを備えている。バルブ本体３には、２つのポート３ａおよび３ｂが設けられている。第１のポート３ａに接続される第１のチューブ４ａから液体が供給され、第２のポート３ｂに接続される第２のチューブ４ｂを介して液体が吐出される。第１のポート３ａは、第１のチューブ４ａを介して、例えば、家庭用の水道と接続することができるようになっている。

このアクチュエータ２により操作されるダイヤフラム９は、この例で示すように、永久磁石式のアクチュエータにより直接上下に動かされるものであっても良く、文献１に示すような、パイロットバルブ方式のものであっても良い。パイロットバルブ方式の場合は、文献１と同様に、以下に説明する第２の永久磁石９２がダイヤフラム９を貫通する流路（制御用流路）を開閉し、それにより生ずるダイヤフラム９の前後の圧力差によりダイヤフラム９を動かしてバルブを開閉する。また、このタイプのバルブは、パイロットバルブとして、他のバルブを流体により開閉するものであっても良い。

このアクチュエータ２は、第１の方向、例えば上下方向に互いに対向する第１の永久磁石９１および第２の永久磁石９２と、第１の永久磁石（動作伝達体）９１を回転駆動させる駆動機構１００とを有している。バルブ本体３は、ダイヤフラム９を介して、第２の永久磁石９２と接続されている。第２の永久磁石９２は、樹脂でモールドされたボディ８の内部を上下に動く。図１に示した例では、ボディ８の内部を上下に動く棒状の第２の永久磁石９２は、Ｓ極９２ｓが上、Ｎ極９２ｎが下になるようにセットされている。したがって、棒状の第１の永久磁石９１が第２の軸（シャフト）Ｌ２の周りを回転し、第１の永久磁石９１のＳ極９１ｓが上、Ｎ極９１ｎが下を向いた状態になると、永久磁石９１および９２の引力により、第２の永久磁石９２は上に位置する（図１の状態）。また、棒状の第１の永久磁石９１が反回転（１８０度）まわって、Ｓ極９１ｓが下、Ｎ極９１ｎが上を向いた状態になると、永久磁石９１および９２の斥力により、第２の永久磁石９２は下に位置する。第２の永久磁石９２を上下に動かす力は、磁力の他に、ばね、ダイヤフラムなどの他の力が使われるようにしても良い。

第２の永久磁石９２を含むバルブ１の他の構成は、ボディ８の内部にシールされている。したがって、第１の永久磁石９１を駆動機構１００により反転させて極を入れ替えることにより、第２の永久磁石９２をボディ８の内部で上下に動かすことができ、第２の永久磁石９２と接続されたダイヤフラム９を上下に駆動できる。このため、バルブ１に含まれているダイヤフラム９を、機械的に直接駆動するのではなく、磁力を介して間接的に駆動することができる。このため、ダイヤフラム９が破損しても、外部には水漏れせず、また、ダイヤフラム９がパイロットバルブ方式であってもバルブ１側から外部に水が流出しない。

この駆動機構（ゼネバ機構）１００は、第１の軸Ｌ１の回りに回転する第１の回転体（第１の駆動体）１０と、第１の軸Ｌ１と並列に設けられた第２の軸Ｌ２の回りに回転する第２の回転体（第２の駆動体）２０と、第１の回転体１０を回転させるためのモータ３０とを備えている。第１の回転体１０は、円盤状のギアであって、第１の軸Ｌ１の回りに円弧状に延びるガイド（ストッパ）１３と、このガイド１３よりも第１の軸Ｌ１に対し外側に設けられた駆動ピン１４とを備えている。第１の回転体１０の周囲には、カム溝（ギア溝）１５が設けられている。モータ３０の軸には、外周にカム溝（螺旋溝）３１が設けられたカム筒（ウォームギア）３２が設けられている。モータ３０を回転させることにより、カム筒３２のカム溝３１と、第１の回転体１０のカム溝１５とが噛み合い、第１の回転体１０が右回り（時計方向）に回転する。なお、本明細書では、第２の回転体２０により回転駆動される第１の永久磁石９１から見た回転方向を示す。第１の回転体１０が時計方向に回転すると、ガイド１３は、第１の軸Ｌ１の回りに回転し、駆動ピン１４は、第１の回転体１０の円周に沿って回転する。

この駆動機構１００は、第１の回転体１０が時計方向であっても、反時計方向であっても同様に動作する。しかしながら、説明を簡単にするために、以下では、第１の回転体１０が時計方向に回転する例を説明する。第１の回転体１０の駆動方法は、本例のようなフォームギアを用いたモータとの組み合わせに限定されない。駆動源もモータに限定されないが、直流モータはもっとも簡易な機構で、この駆動機構１００の特性にマッチした典型的な駆動源の１つである。また、円盤状のギアタイプの第１の回転体１０は、典型的な第１の回転体の例であるが、第１の回転体１０を第１の軸Ｌ１を駆動軸として回転しても良く、その場合は、第１の回転体１０は円盤状でなくても良い。たとえば、ガイド１３から半径方向にアーム状の部材が延び、その先に駆動ピン１４が設けられているような形状であっても良い。

第２の軸Ｌ２は、ガイド１３よりも第１の軸Ｌ１に対し外側であって、駆動ピン１４よりも第１の軸Ｌ１の側、すなわち内側に配置されている。すなわち、第１の回転体１０が回転したときに、ガイド１３は第２の軸Ｌ２の内側を通過し、駆動ピン１４は第２の軸Ｌ２の外側を通過するように配置されている。

第２の軸Ｌ２に、第１の永久磁石９１が接続されている。第２の回転体２０は、第２の軸Ｌ２から半径方向に延びた２つのリード溝（リード）４１およびガイド１３の円弧状の内面１３ａに接する２つのストッパピン４２を対称な位置に有する第１の部材（ゼネバ）４０と、ガイド１３の円弧状の外面１３ｂとほぼ同じ曲率であってガイド１３の円弧状の外面１３ｂに接する２つのガイド面（第１の面）５１を有する第２の部材（ストッパ）５０とを備えている。

第１の部材４０のリード溝４１は、それぞれ、例えば、第１の部材４０の一部を切り欠いた形状であって、第１の回転体１０が回転して所定の角度に達したときに、第１の回転体１０から第２の回転体２０の方向に突き出た駆動ピン１４が入るようになっている。本例のリード溝４１は、凹状であってもよい。リード溝４１は、１８０度のピッチで、リード溝同士が第２の軸Ｌ２に対して対称（１／２対称）になるように設けられている。

第１の部材４０から第１の回転体１０の側に突き出たストッパピン４２は、それぞれ、第２の回転体２０が回転（上側（第１の部材側）から見て時計回りに回転）するときに、第１の回転体１０から第２の回転体２０の方向に突き出たガイド１３が設けられていない（欠けている）個所１３ｃを通るように配置されている。したがって、駆動ピン１４により第２の回転体２０が駆動されるときは、第２の回転体２０は第１の回転体１０と干渉せずに回転する。すなわち、ストッパピン４２は、１８０度のピッチでストッパピン同士が第２の軸Ｌ２に対して対称（１／２対称）になるように設けられている。さらに、ストッパピン４２は、リード溝４１に対して、大凡９０度ずれた位置に設けられている。このため、２つのリード溝４１と、２つのストッパピン４２とは、第２の軸Ｌ２の回りに交互に配置され、交互に有効に働くように現れる。

第２の部材５０は、第１の回転体１０と第１の部材４０との間、すなわち、第１の回転体１０の下に設けられ、第１の部材４０と一体となって動く。第２の部材５０の周囲の面のうち、ガイド１３と接触するガイド面（第１の面）５１は、１８０度のピッチで、ガイド面同士が第２の軸Ｌ２に対して対称（１／２対称）になるように設けられている。ガイド面５１は、リード溝４１に対して、大凡９０度ずれた位置に設けられている。このため、２つのリード溝４１と、２つのガイド面５１とは、第２の軸Ｌ２の回りに交互に配置されており、交互に有効になるように現れる。また、第２の部材５０は、第１の部材４０の下方に隠れる大きさに形成されている。すなわち、第２の部材５０の周囲の面のうち、ガイド面５１の間の面５２は、リード溝４１に干渉しないように湾曲している。また、第１の部材４０の周囲の面のうち、リード溝４１の間の面４３は、ガイド面５１に干渉しないように湾曲している。

このアクチュエータ２では、第１の回転体１０が回転して、駆動ピン１４が２つのリード溝４１のいずれかに入る状態になると、２つのガイド面５１のいずれかとガイド１３の外面１３ｂとの接触が外れ、第２の回転体２０が第２の軸Ｌ２の回りに、第１の回転体１０と同じ方向（図面の上側から見て右回り（時計方向））に回転する。また、駆動ピン１４が２つのリード溝４１のいずれかより外れる状態になると、２つのガイド面５１の次のガイド面５１がガイド１３の外面１３ｂと接し、第２の回転体２０の回転が停止する。

文献２に開示されているゼネバ機構では、第１の回転体に相当する原動節を回転させると、第２の回転体に相当する従動節は、第１の回転体の回転方向とは反対の方向に、９０度ずつ間欠的に回転する。すなわち、原動節の駆動ピンが従動節の溝部に入るときに９０度回転し、原動節の駆動ピンが従動節のガイド間の周面（外面）と接触しているときには、従動節の回転は停止する。

文献２に開示されているゼネバ機構では、従動節の回転軸（第２の軸に相当）は、駆動ピンよりも原動節の回転軸（第１の軸に相当）に対して外側（反対側）に位置しており、駆動ピンが従動節のガイドに入るときの位置と、従動節の回転軸と、駆動ピンが従動節のガイドから出る位置とを結んでなる角度が略９０度となっている。このため、従動節は、９０度ずつ間欠的に回転する。

従動節を、１８０度ずつ間欠的に回転させるためには、駆動ピンが従動節のガイドに入るときの位置と、従動節の回転軸と、駆動ピンが従動節のガイドから出る位置とを結んでなる角度を略１８０度としなければならない。文献２に開示されているゼネバ機構では、従動節の回転軸が、駆動ピンよりも原動節の回転軸に対して外側に位置している。すなわち、駆動ピンが原動節の軸と従動節の軸との間を通過するような位置関係にある。このため、従動節を１８０度ずつ間欠的に回転させることはできない。したがって、動作伝達体を１８０度ずつ間欠的に回転させることもできない。

これに対し、駆動機構１００では、第２の軸Ｌ２は、ガイド１３よりも第１の軸Ｌ１に対し外側であって、駆動ピン１４よりも第１の軸Ｌ１に対し内側に位置している。すなわち、駆動ピン１４は、第２の軸Ｌ２の外側を通過する。このため、第１の回転体１０により、第２の回転体２０を、第１の回転体１０の回転方向と同じ方向に、例えば１８０度ずつ間欠的に回転させることができる。

次に、駆動機構１００の動作について、さらに詳しく説明する。図４ないし図８は、アクチュエータ２の駆動機構１００の一部を抜き出して示している。

図４に示すように、第１の回転体（第１の駆動体）１０の駆動ピン１４が第２の回転体（第２の駆動体）２０の第１の部材４０のリード溝４１に入り始めると、第２の回転体２０の第２の部材５０のガイド面５１が第１の回転体１０のガイド１３の外面１３ｂから解除され始める（外れる）。また、第２の回転体２０の第１の部材４０のストッパピン４２が第１の回転体１０のガイド１３の内面１３ａから解除され始める（外れる）。第１の回転体１０の駆動ピン１４が第２の回転体２０の第１の部材４０のリード溝４１に入り始めるまで、ガイド１３は、第２の部材５０のガイド面５１と第１の部材４０のストッパピン４２とにより挟まれた状態となっている。このため、第２の回転体２０が順方向にも逆方向にも不用意に回転することがなく、第１の回転体１０の駆動ピン１４が第２の回転体２０の第１の部材４０のリード溝４１にスムーズに入る。

第１の回転体１０の回転がさらに進むと、図５および図６に示すように、第１の回転体１０の駆動ピン１４が第２の回転体２０の第１の部材４０のリード溝４１に入り、第１の回転体１０の駆動ピン１４により第２の回転体２０の第１の部材４０が押され、第２の回転体２０が第１の回転体１０と同じ方向に回転する。このとき、第２の回転体２０の第１の部材４０のストッパピン４２は、ガイド１３が設けられていない（欠けている）個所１３ｃを通る。

第１の回転体１０の回転がさらに進むと、図７に示すように、第１の回転体１０の駆動ピン１４が第２の回転体２０の第１の部材４０のリード溝４１より外れ始め、第２の回転体２０の第２の部材５０のガイド面５１が第１の回転体１０のガイド１３の外面１３ｂと接触し、第２の回転体２０が停止する。そして、第２の回転体２０の第１の部材４０のストッパピン４２が第１の回転体１０のガイド１３の内面１３ａと接触し始める。

図８に示すように、ガイド１３は、第１の回転体１０の駆動ピン１４が第２の回転体２０の第１の部材４０のリード溝４１より外れているときには、第２の部材５０のガイド面５１と第１の部材４０のストッパピン４２とにより挟まれた状態となる。このため、第２の部材５０の回転は停止する。この繰り返しにより、第１の部材４０を回転させることにより、第２の部材５０が１８０度ずつ、間欠的に回転する。

この駆動機構１００を有するアクチュエータ２によれば、第１の回転体１０をモータ３０により一回転（３６０度）回転させることにより、第２の回転体２０を半回転（１８０度）ずつ、間欠的に回転できる。また、第１の回転体１０は、ほぼ一回転すれば、第２の回転体２０を精度よく半回転させることができる。このため、モータ３０により第１の回転体１０の位置を高精度で制御する必要はなく、第２の回転体２０が半回転したところでモータ３０を停止させる程度の制御で、アクチュエータ２を精度よく上下に駆動し、またはアクチュエータ２によりバルブなどを精度よくオンオフ（開閉）できる。第２の回転体２０が半回転したことは、第２の回転体２０により回転駆動される第１の永久磁石９１の極が反転したことを適当な磁気センサで捉えることにより簡単に検出できる。

このアクチュエータ２を備えたバルブ１は、動作伝達体を１８０度ずつ間欠的に回転させ、Ｎ極とＳ極とが反転するように第１の永久磁石９１を回転できる。このため、第１の永久磁石９１と第２の永久磁石９２との間に、引力（吸引力）と斥力（反発力）とを交互に発生させ、第２の永久磁石９２を第１の方向に動作させることができる。したがって、一方向に回転する直流モータ３０によりアクチュエータ２を駆動するという簡単な機構および制御で、バルブ本体３を、開閉できる。このため、安価なバルブにより、家庭用の水道などから供給される水などの流体を、間欠的に外部に供給することができる。

また、このアクチュエータ２を有するバルブ１は、少ない電力を短時間通電するだけで、バルブ本体３を開閉することができる。したがって、商用電源を用いなくても、電池を用いることによっても、バルブ１を開閉できる。さらに、このアクチュエータ２を有するバルブ１によれば、第１の永久磁石９１の位置（Ｓ極およびＮ極）が変わらない限り、バルブ本体３の開閉状態が変わらない。駆動機構１００においては、典型的には、振動などでは第１の永久磁石９１の位置が変わることがない。このため、振動などが、バルブ本体３の開閉に影響を与えることが少なく、信頼性も高い。

文献２に記載されているようなゼネバ機構は、典型的には、複雑な、および／または厳密な制御や機構により位置調整を行うことなく、動作伝達体を間欠的に回転させることができる。しかしながら、従動節の間欠的な移動は９０度あるいはそれ以下であり、パイロットバルブ（バルブ本体）のような動作対象物を１８０度ずつ間欠的に回転させることはできない。これに対し、上記のアクチュエータ２においては、第１の回転体１０を連続的に回転させることにより、第２の回転体２０を１８０度ずつ間欠的に回転させることができる。したがって、例えば、文献１に記載のパイロットバルブのような動作対象物を、図示されていないような回り止めキーを用いずに、駆動（開閉）させることができる。

上記では、駆動機構１００は、２つのリード溝（リード）４１と、２つのガイド面（第１の面）５１とがそれぞれ１８０度対称に設けられた例を示しているが、リード４１および第１の面５１の数は上記に限定されない。駆動機構１００の回転角度によっては、３つ以上のリード４１および第１の面５１を設けることも可能である。アクチュエータ２によりバルブ１を駆動する例を示しているが、このアクチュエータ２は、バルブ以外の動作対象物であっても駆動できる。さらに、上記は永久磁石を用いたアクチュエータであるが、駆動機構１００により第１の永久磁石９１以外の動作伝達体、例えばアーム、その他の機械的機構であっても駆動することができる。

Claims (7)

1. 第１の軸の回りに回転する第１の回転体であって、前記第１の軸の回りに円弧状に延びるガイドおよび前記ガイドよりも前記第１の軸に対し外側に設けられた駆動ピンを含む第１の回転体と、
   前記第１の軸と並列に設けられた第２の軸の回りに回転する第２の回転体とを有する駆動機構であって、
   前記第１の回転体が回転したときに、前記ガイドは前記第２の軸の内側を通過し、前記駆動ピンは前記第２の軸の外側を通過するように配置されており、
   さらに、前記第２の回転体は、
   前記第２の軸から半径方向に延びた複数のリードを有する第１の部材であって、前記第１の回転体が回転すると前記複数のリードのいずれかに前記駆動ピンが入る、第１の部材と、
   前記第１の回転体と前記第１の部材との間に設けられ、前記第１の部材と一体となって動く第２の部材であって、前記ガイドの円弧状の外面とほぼ同じ曲率の複数の第１の面を含み、前記第１の回転体が回転すると前記複数の第１の面のいずれかが前記ガイドの前記外面に接したり外れたりする、第２の部材とを備え、
   前記複数のリードおよび前記複数の第１の面は、前記リード同士および前記第１の面同士が前記第２の軸に対して互いに対称で、前記リードおよび前記第１の面が前記第２の軸の回りに交互になるように配置されており、
   前記第１の回転体が回転して、前記駆動ピンが前記複数のリードのいずれかに入る状態になると、前記複数の第１の面のいずれかと前記ガイドの前記外面との接触が外れ、前記第２の回転体が前記第２の軸の回りに回転し、前記駆動ピンが前記複数のリードのいずれかより外れる状態になると、前記複数の第１の面の次の第１の面が前記ガイドの前記外面と接し、さらに、
   前記第１の部材は、前記ガイドの円弧状の内面に接する複数のストッパピンを備え、
   前記複数のストッパピンのそれぞれは、前記第２の回転体が回転するときに、前記ガイドが設けられていない個所を通るように配置されている駆動機構。
2. 第１の軸の回りに回転する第１の回転体であって、前記第１の軸の回りに円弧状に延びるガイドおよび前記ガイドよりも前記第１の軸に対し外側に設けられた駆動ピンを含む第１の回転体と、
   前記第１の軸と並列に設けられた第２の軸の回りに回転する第２の回転体とを有する駆動機構であって、
   前記第１の回転体が回転したときに、前記ガイドは前記第２の軸の内側を通過し、前記駆動ピンは前記第２の軸の外側を通過するように配置されており、
   さらに、前記第２の回転体は、
   前記第２の軸から半径方向に延びた複数のリードを有する第１の部材であって、前記第１の回転体が回転すると前記複数のリードのいずれかに前記駆動ピンが入る、第１の部材と、
   前記第１の回転体と前記第１の部材との間に設けられ、前記第１の部材と一体となって動く第２の部材であって、前記ガイドの円弧状の外面とほぼ同じ曲率の複数の第１の面を含み、前記第１の回転体が回転すると前記複数の第１の面のいずれかが前記ガイドの前記外面に接したり外れたりする、第２の部材とを備え、
   前記複数のリードおよび前記複数の第１の面は、前記リード同士および前記第１の面同士が前記第２の軸に対して互いに対称で、前記リードおよび前記第１の面が前記第２の軸の回りに交互になるように配置されており、
   前記第１の回転体が回転して、前記駆動ピンが前記複数のリードのいずれかに入る状態になると、前記複数の第１の面のいずれかと前記ガイドの前記外面との接触が外れ、前記第２の回転体が前記第２の軸の回りに回転し、前記駆動ピンが前記複数のリードのいずれかより外れる状態になると、前記複数の第１の面の次の第１の面が前記ガイドの前記外面と接し、さらに、
   前記第１の部材は、１８０度のピッチで配置された２つの前記リードを含む駆動機構。
3. 請求項１において、前記第１の部材は、１８０度のピッチで配置された２つの前記リードを含む、駆動機構。
4. 請求項１ないし３のいずれかに記載の駆動機構と、
   前記第１の回転体を回転させるためのモータと、
   前記第２の回転体と連動して回転し、動作対象物と直接的または間接的に接続可能な動作伝達体とを有するアクチュエータ。
5. 請求項４において、
   第１の方向に互いに対向する第１の永久磁石および第２の永久磁石をさらに有し、
   前記動作伝達体は、前記第１の永久磁石を含み、
   Ｎ極とＳ極とが反転するように前記第１の永久磁石を回転させ、前記第２の永久磁石との間に、引力と斥力とを交互に発生させ、前記第２の永久磁石を前記第１の方向に動作させる、アクチュエータ。
6. 請求項４または５に記載のアクチュエータと、
   前記動作伝達体と直接的または間接的に接続され、前記アクチュエータにより動作される動作対象物とを有し、
   前記動作対象物は、バルブ本体を含む、バルブ。
7. 請求項５に記載のアクチュエータと、
   前記第２の永久磁石により流路が開閉されるバルブ本体を含む、バルブ。

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